TEKNIK PENGHILANGAN HARMONISA PADA INVERTER SATU FASA DENGAN MIKROPROSESOR SEBAGAI PEMBANGKIT SINYAL KENDALI

4.3.2 Perangkat lunak

Sebelum membahas program pembangkit sinyal kendali inverter perlu dibahas cara kerja PIO, CTC, dan ADC.

- PIO PIO mempunyai dua buah pintu yang dinamakan Port A dan Port B. Blok diagram dari PIO ditunjukkan pada Gambar

+5V GND CLK

KENDALI I / O DATA/KENDALI

INTERNAL PORT

8 A HANDSHAKE DATA I / O

JALUR JALUR INTERNAL

KENDALI CPU

KENDALI I / O DATA/KENDALI

INTERUPSI PORT

B HANDSHAKE

3 JALUR

KENDALI INTERUPSI

Gambar 4.3 Diagram blok PIO

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 M1 M2 X X 1 1 1 1

Mode 0,1,2,3 Menyatakan kata kendali

Gambar 4.4 Kata kendali PIO

Untuk mengawali kerja, PIO harus diinisialisasi dengan mengisi kata kendali. Misalkan Port A digunakan sebagai masukan (mode 1) dan Port B digunakan sebagai keluaran (mode 0) maka program inisialisasinya sebagai berikut.

LD A,0FH ;PIO Port A sebagai keluaran OUT (82H),A

LD A,4FH ;PIO Port B sebagai masukan OUT (83H),A

- CTC CTC mempunyai 4 kanal yang dapat dioperasikan sendiri- sendiri. Jika dioperasikan sebagai counter, pulsa masukan dihubungkan dengan kaki CLK/TRG dan jika dioperasikan sebagai timer, CTC dapat mencacah pulsa dari clock CPU atau pulsa dari luar yang dihubungkan dengan kaki CLK/TRG. Sebagai counter hanya mencacah maksimum 256. Sebagai timer, CTC dilengkapi dengan prescaler 8 bit sehingga cacahan maksimum 256 x 256.

ZC/TO 1

+5V GND CLK KANAL 0

CLK/TRG0

KENDALI INTERNAL ZC/TO 1

8 KANAL 1

DATA I / O CLK/TRG1

JALUR JALUR INTERNAL

KENDALI CPU ZC/TO 2

8 KANAL 2

KENDALI CLK/TRG2

INTERUPSI

3 KANAL 3

JALUR CLK/TRG3

KENDALI INTERUPSI

Gambar 4.5 Diagram blok CTC

CTC mempunyai tiga buah register, yaitu : - Register kendali kanal - Register konstanta waktu - Register vektor interupsi. Supaya dapat bekerja, masing-masing register harus diisi sesuai dengan kerja yang diinginkan.

Mula-mula register kendali kanal diisi. Arti dari isinya ditunjukkan pada Gambar 4.6. Setelah pengisian register kendali Mula-mula register kendali kanal diisi. Arti dari isinya ditunjukkan pada Gambar 4.6. Setelah pengisian register kendali

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 INT MODE RANGE SLOPE TRG LOAD RESET 1

1 : CTC bekerja Aktif saat 1 : instruksi sebagai co- 1 : tepi naik berikutnya unter men- 0 : tepi turun mengisi kon- cacah pulsa stanta waktu dari luar 0 : tak mengisi

0 : CTC bekerja sebagai ti- Untuk timer mer menca- 1 : mulai mencacah

1 : CTC berhen- cah pulsa

ti mencacah dari pre-

dipicu dari lu-

0 : terus men- scaler

ar

0 : segera menca-

cacah

cah setelah pe- ngisian kon- stanta

0 : interupsi ti- Untuk timer dak diaktifkan

0 : prescaler 16

1 : interupsi di-

1 : prescaler 256

aktifkan

Gambar 4.6 Register kendali kanal

Rangkaian pembangkit sinyal kendali inverter ini menggunakan CTC kanal 0 sebagai counter dan menginterupsi. Konstanta waktu yang diisikan merupakan data sudut komutasi yang diambil dari look up table. Interupsi yang digunakan Rangkaian pembangkit sinyal kendali inverter ini menggunakan CTC kanal 0 sebagai counter dan menginterupsi. Konstanta waktu yang diisikan merupakan data sudut komutasi yang diambil dari look up table. Interupsi yang digunakan

IM2 LD

A,19H

;Pointer byte tinggi

LD I,A LD

A,40H

;Pointer byte rendah

OUT (40H),A LD

A,0D5H ;CTC kanal 0 sebagai counter OUT (40H),A ;menginterupsi LD

A,0EH

;Data konstanta waktu

OUT (40H),A

CTC kanal 2 digunakan untuk membangkitkan pulsa yang dihubungkan dengan kaki CLK/TRG dari CTC kanal 0. Besar konstanta waktunya diatur sehingga diperoleh frekuensi gelombang yang dibangkitkan 50 Hz. Inisialisasi CTC kanal 0 sebagai berikut.

LD A,55H ;CTC kanal 2 sebagai counter OUT (42H),A LD

A,17H

;Data konstanta waktu

OUT (42H),A

- ADC ADC yang digunakan adalah IC ADC0809. Teknik pengubahan yang digunakan adalah metode pendekatan berurut. Untuk memulai pengubahan besaran analog ke besaran digital, ADC diberi pulsa start dan register pendekatan berurut akan melakukan pengubahan. Instruksi untuk menjalankannya sebagai berikut.

OUT (ADC),A ;Start ADC LD

B,90H

;Tunggu konversi ADC

DJNZ $ IN

A,(ADC)

;Baca data ADC

Program pembangkit sinyal kendali ini dapat dipisahkan menjadi dua bagian, program utama dan program interupsi. Keseluruhan program pembangkit sinyal kendali inventer dalam Bahasa Asembler Z80 disajikan dalam Lampiran C.

- Program Utama

Program utama digunakan untuk menginisialisasi peralatan penunkang yaitu PIO dan CTC. Bila tidak ada interupsi, CPU akan melayami peralatan masukan berupa ADC untuk menentukan perubahan data tegangan. Bila terkena interupsi, CPU akan menyimpan register yang digunakan oleh program utama dan melayani interupsi. Program akan kembali ke program utama bila telah selesai melayani interupsi.

Start

Disable Interrupt

Inisialisasi CTC & PIO

Enable Interrupt

Baca ADC

Set pointer pola Gelombang sesuai Data ADC

Gambar 4.7 Aliran program utama

- Program interupsi

Program interupsi merupakan program untuk membuat gelombang PWM. Bentuk gelombang yang diharapkan dikeluarkan melalui PIO Port A kaki PA0, PA1, PA2, dan PA3 (Gambar 4.8)

Gambar 4.8 Bentuk sinyal kendali

Register D digunakan untuk data gelombang yang akan dikeluarkan ke PIO Port A. Setengah siklus pertama dapat berisi data 0010B (02H) atau 0011B (03H) sedangkan pada setengah siklus berikutnya register D dapat berisi 1000B (08H) atau 1100B (0CH). Register E digunakan untuk hitungan kondisi gelombang pada PIO Port A. Pointer data bentuk gelombang dimuat dalam register HL dan isinya diambil dari data PTABEL.

Start

Tukar isi register utama dengan register

alternatif

Isi CTC kanal 0 dengan data pola gelombang

naikkan data pola gelombang

½ siklus Ya Tidak

D←8 D←2

E E genap genap

Ya Ya

Tidak Tidak

D ← 0C D ← 03

Isi register D dikeluarkan ke PIO

Port A

Kurangi E

E=0 Ya Tidak E ← 15 HL ← PTABLE

Kurangi C

C=0

Ya Tidak C ← 2

Tukar isi register utama dengan register

Gambar 4.9 Aliran program interupsi

4.3.3 Rangkaian catu daya

Rangkaian catu daya untuk rangkaian pembangkit sinyal kendali diperlihatkan pada Gambar 4.10. Rangkaian catu daya mendapat masukan dari jala-jala 220 Volt dan diturunkan dengan transformator menjadi 9 Volt kemudian disearhkan. Supaya diperoleh tegangan tetap sebesar 5 Volt digunakan regulator IC 7805.

9V

220 V

AC Diode

IC I 7805 O

Gambar 4.10 Rangkaian catu daya untuk rangkaian kendali

4.4 Rangkaian Daya

Seperti telah disebutkan di atas, rangkaian daya inverter ini menggunakan rangkaian inverter satu fasa jembatan penuh (Gambar 2.3). Komponen dayanya dipilih transistor yang mempunyai kecepatan komutasi yang tinggi dan kendali pemadamannya mudah. Inverter yang dicoba mempunyai rating daya 500 Watt pada tegangan masukan 110 Volt sehingga dapat digunakan transistor tipe 2N3773 yang mempunyai tegangan

V CE = 140 Volt dan arus I C = 16 Ampere.

Sebagai pengaman, setiap transistor dipasang rangkaian snubber RC dan diode freewheel FD seperti pada Gambar 4.11. Snubber berguna untuk membatasi besar kecuraman tegangan dV/dt. Nilai C diperoleh dari rumus berikut ini.

(11) I L t f

C = Kapasitansi snubber (Farad)

I L = Arus beban inverter (Ampere) t f = Waktu pemadaman transistor (detik)

E = Tegangan sumber searah (Volt)

Gambar 4.11 Rangkaian pengaman komponen daya

Untuk memberikan faktor keamanan maka arus pelepasan muatan kapasitor C dibatasi sebesar 2.5 Ampere sehingga nilai R dapat ditentukan.

R = 110 / 2.5 = 44 Ω

Diode freewheel digunakan untuk jalan arus beban induktif. Karena diode FD dipasang paralel dengan terminal kolektor dan emitor transistor, maka persyaratan tegangan diode sama dengan persyaratan tegangan transistor. Arus yang mengalir ke diode sama dengan arus beban maksimum. Selain itu diode harus dipilih jenis diode cepat.

4.5 Rangkaian Pacu Basis

Rangkaian pacu basis diperlihatkan pada Gambar 4.12. Rangkaian ini digunakan untuk :

- mengisolasi antara rangkaian kendali dengan rangkaian daya.

- Memperkuat gelombang kendali sehingga dapat memicu transistor daya dan proses komutasinya optimum.

Gambar 4.12 Rangkaian pacu basis

Sinyal kendali keluaran PIO ditransmisikan oleh opto coupler ke transistor untuk diperkuat. Rangkaian RC sebelum masuk ke transistor daya berfungsi untuk menimbulkan overshoot pada Sinyal kendali keluaran PIO ditransmisikan oleh opto coupler ke transistor untuk diperkuat. Rangkaian RC sebelum masuk ke transistor daya berfungsi untuk menimbulkan overshoot pada

Catu daya untuk rangkaian pacu basis diperlihatkan pada Gambar 4.13. Untuk memperoleh tegangan tetap sebesar 6 Volt digunakan regulator IC 7806.

9V

220 V

AC Diode

I 1A IC 7806 O +6V

40 µ F